韧性材料不稳定变形机理作业
韧脆转变过程中微观机理的转变及其判据
韧脆转变过程中微观机理的转变及其判据
微观机理转变及其判据是指材料从韧性到脆性的变形行为机理的转变
以及判定转变的标准。
一、转变机理
1. 韧性机理
(1) 扭转变形：从物理上讲，材料受到外力作用，材料分子层间间距变小，使得原子结构在外力对称施加处受拉应力而歪斜，产生扭转变形。
(2) 缠绕变形：这是由于金属材料中原子在拉伸时发生缠绕动力，发生
称为缠绕屈服的变形行为，使材料从韧性转变为脆性。
2. 脆性机理
(1)单切破裂：材料受外力时，塑势电子在材料的晶格层与晶格层，以
及晶格层与非晶格层间的位错处依次出现破裂，脆性物质的变形就是
以这样的破裂为主。
(2)局部滑移：材料受外力作用破裂断口便会被移动，形成非晶格滑移，材料继续拉伸变形，产生单位面内局部区域滑移。
二、转变判据
1. 对于韧性：当材料变形量大于正常拉伸时，表明材料含有韧性特性。
2. 对于脆性：外力的作用使材料的特性比正常变形特性稳定性下降，
表明具有脆性特性。
论述四种强化的强化机理、强化规律及强化方法。
1、形变强化形变强化：随变形程度的增加，材料的强度、硬度升高，塑性、韧性下降的现象叫形变强化或加工硬化。
机理：随塑性变形的进行，位错密度不断增加，因此位错在运动时的相互交割加剧，结果即产生固定的割阶、位错缠结等障碍，使位错运动的阻力增大，引起变形抗力增加，给继续塑性变形造成困难，从而提高金属的强度。
规律：变形程度增加，材料的强度、硬度升高，塑性、韧性下降，位错密度不断增加，根据公式Δσ=αbGρ1/2，可知强度与位错密度（ρ）的二分之一次方成正比，位错的柏氏矢量（b）越大强化效果越显著。
方法：冷变形（挤压、滚压、喷丸等）。
形变强化的实际意义（利与弊）：形变强化是强化金属的有效方法，对一些不能用热处理强化的材料可以用形变强化的方法提高材料的强度，可使强度成倍的增加；是某些工件或半成品加工成形的重要因素，使金属均匀变形，使工件或半成品的成形成为可能，如冷拔钢丝、零件的冲压成形等；形变强化还可提高零件或构件在使用过程中的安全性，零件的某些部位出现应力集中或过载现象时，使该处产生塑性变形，因加工硬化使过载部位的变形停止从而提高了安全性。
另一方面形变强化也给材料生产和使用带来麻烦，变形使强度升高、塑性降低，给继续变形带来困难，中间需要进行再结晶退火，增加生产成本。
2、固溶强化随溶质原子含量的增加，固溶体的强度硬度升高，塑性韧性下降的现象称为固溶强化。
强化机理：一是溶质原子的溶入，使固溶体的晶格发生畸变，对滑移面上运动的位错有阻碍作用；二是位错线上偏聚的溶质原子形成的柯氏气团对位错起钉扎作用，增加了位错运动的阻力；三是溶质原子在层错区的偏聚阻碍扩展位错的运动。
所有阻止位错运动，增加位错移动阻力的因素都可使强度提高。
固溶强化规律：①在固溶体溶解度范围内，合金元素的质量分数越大，则强化作用越大；②溶质原子与溶剂原子的尺寸差越大，强化效果越显著；③形成间隙固溶体的溶质元素的强化作用大于形成置换固溶体的元素；④溶质原子与溶剂原子的价电子数差越大，则强化作用越大。
材料失效分析(第二至四章解理断裂和沿晶断裂)
青鱼骨花样、瓦纳线
§3、影响解理断裂的因素
1、晶体结构 bcc、hcp—易发生解理断裂 fcc——不易发生解理断裂
2、显微组织 F—断口较光滑，微观呈河流条纹或舌状花样 P—断口呈不连续片层状 M—断口呈锯齿状，出现小刻面
3、温度 T↓，易导致解理断裂
T＜Tc，晶体在塑性变形前产生解理裂纹，断口呈现脆性 T＞Tc，晶体先发生塑变，后产生解理，即断裂时伴随一定的塑性变形
存在确定的位向关系
准解理裂纹形成机理示意图
准解理断口形貌
准解理断口形貌
第四章 沿晶断裂
1、定义：材料沿晶界（原奥氏体晶界、相界、焊合界面） 发生的断裂。
2、类型：韧性沿晶断裂（沿晶韧断） 脆性沿晶断裂（沿晶脆断）
3、产生原因
※脆性沉淀相沿晶界析出：钢中的碳化物
Al-Li合金中的δ（AlLi）相
扭转晶界——在亚晶界出产生新的裂纹，河流激增
大角度晶界：河流不能通过，在晶界出产生新的裂纹，向外扩展 ，
形成扇形花样
大角度晶界，扇形花样
3、舌状花样
特点：形状象“舌头”，一般在钢铁材料中成组出 现。
形成机理：
解理裂纹沿着孪晶面｛112｝产生二次解理及局部塑性变 形撕裂的结果。在低温、高速变形时容易发生孪生变形， 也就容易出现舌状花样。
例2 晶粒过分粗大—细化晶粒处理 晶界弱化——净化晶界 环境介质——改善工作环境 热应力——退火消除
精品文档 欢迎下载
读书破万卷，下笔如有神--杜甫
瓦纳线
（二）形成机理（模型）
1、解理台阶 解理裂纹与螺位错交截形成台阶
台阶形成过程的简化图
通过二次解理或撕裂相互连接形成台阶（撕裂棱）
台阶的性质
台阶在扩展过程中会发生合并或消失（台阶高度减小） 相同方向的台阶合并后高度增加 相反方向的台阶合并后高度减小或消失 台阶高度与柏氏矢量大小、位错密度之间存在一定关系
焊接材料的塑性变形与断裂机理
焊接材料的塑性变形与断裂机理焊接是一种常见的金属加工方法，通过高温加热和冷却过程将两个或多个金属材料连接在一起。
在焊接过程中，焊接材料的塑性变形和断裂机理是非常重要的因素，它们直接影响着焊接接头的质量和性能。
首先，我们来探讨焊接材料的塑性变形机理。
塑性变形是指金属材料在受到外力作用下发生的可逆形变过程。
在焊接过程中，焊接材料会受到焊接电弧或热源的加热，从而达到熔化温度。
一旦焊接材料熔化，它就会变得可塑性，可以通过外力进行塑性变形。
焊接材料的塑性变形主要是通过热塑性变形和冷塑性变形来实现的。
热塑性变形是指焊接材料在高温下受到外力作用时发生的塑性变形。
在焊接过程中，焊接材料受到焊接电弧或热源的加热，使其达到熔化温度，然后通过焊接工具施加的外力进行塑性变形。
热塑性变形的优点是能够使焊接接头的形状更加精确，缺点是容易产生热裂纹和变形。
冷塑性变形是指焊接材料在冷却过程中受到外力作用时发生的塑性变形。
在焊接过程中，焊接材料在熔化后会迅速冷却，形成焊缝。
在冷却过程中，焊接材料会受到外力的作用，使其发生塑性变形。
冷塑性变形的优点是能够增加焊接接头的强度和硬度，缺点是容易产生冷裂纹和变形。
除了塑性变形，焊接材料的断裂机理也是非常重要的。
断裂机理是指焊接材料在受到外力作用下发生破裂的过程。
在焊接过程中，焊接材料会受到焊接电弧或热源的加热和冷却过程的影响，从而产生内部应力。
如果这些内部应力超过了焊接材料的强度极限，就会导致焊接接头的断裂。
焊接材料的断裂机理主要有两种，一种是脆性断裂，另一种是韧性断裂。
脆性断裂是指焊接材料在受到外力作用下迅速破裂的过程。
脆性断裂的特点是断口平整，没有明显的塑性变形。
脆性断裂主要是由于焊接材料中存在的缺陷或内部应力引起的。
韧性断裂是指焊接材料在受到外力作用下发生延展性破裂的过程。
韧性断裂的特点是断口不平整，有明显的塑性变形。
韧性断裂主要是由于焊接材料中的晶粒细化和断口韧化等因素引起的。
综上所述，焊接材料的塑性变形和断裂机理是影响焊接接头质量和性能的重要因素。
材料变形机制与形变力学分析
材料变形机制与形变力学分析材料的变形机制是指在外力作用下，材料内部原子、分子或晶粒的相对位置发生变化的过程。
而形变力学分析则是研究材料在外力作用下的变形行为和力学性能的学科。
本文将探讨材料变形机制与形变力学分析的相关内容。
一、材料变形机制材料的变形机制主要包括弹性变形和塑性变形两种形式。
弹性变形是指在外力作用下，材料发生形变但不改变其内部结构的过程。
当外力撤离后，材料能够恢复原状。
塑性变形则是指在外力作用下，材料内部原子、分子或晶粒发生移动和重新排列，导致材料的形状和结构发生变化。
塑性变形是不可逆的，即外力撤离后，材料无法完全恢复原状。
材料的变形机制与材料的性质密切相关。
例如，金属材料通常具有较好的塑性，容易发生塑性变形；而陶瓷材料则具有较好的刚性，主要发生弹性变形。
此外，材料的晶体结构、晶粒大小和杂质含量等因素也会影响材料的变形机制。
二、形变力学分析形变力学分析是研究材料变形行为和力学性能的学科。
通过形变力学分析，可以了解材料在外力作用下的变形特性、应力分布和应变分布等信息。
在形变力学分析中，应力和应变是两个重要的参数。
应力是指单位面积上的力，可以分为正应力和剪应力。
正应力是垂直于面的力，剪应力是平行于面的力。
应变则是材料在外力作用下发生的形变量，可以分为线性应变和剪切应变。
线性应变是指材料的长度、体积或角度发生变化，剪切应变是指材料的形状发生变化。
形变力学分析中，常用的方法包括拉伸试验、压缩试验和剪切试验等。
拉伸试验是将材料拉伸至断裂前，测量应力和应变的变化，从而得到材料的应力-应变曲线。
压缩试验和剪切试验则是通过施加压力或剪切力，测量材料的应力和应变，进而分析材料的力学性能。
形变力学分析还可以通过有限元分析等数值模拟方法，对材料的变形行为进行模拟和预测。
通过建立合适的数学模型和边界条件，可以得到材料在不同外力作用下的应力和应变分布情况，为材料设计和工程应用提供参考。
结语材料变形机制与形变力学分析是研究材料力学性能的重要内容。
韧性是钢材在塑性变形和断裂过程中作文
韧性是钢材在塑性变形和断裂过程中作文提到钢材，大家可能首先想到的是那些冰冷坚硬、形状规整的建筑材料。
但如果深入了解，就会发现钢材在塑性变形和断裂过程中所展现出的“韧性”，蕴含着一种别样的魅力。
我家住在一个老旧的小区，小区里有一位远近闻名的铁匠师傅，大家都叫他老张。
老张的铁匠铺不大，但里面摆满了各种各样的工具和铁器。
有一次，我家的铁锅把手断了，妈妈便让我拿去给老张修理。
当我走进那间弥漫着烟火气和金属味的铁匠铺时，老张正站在火炉旁，全神贯注地打造着一块钢材。
他手中的铁锤有节奏地起落，每一次敲击都溅起一片火星，那场景就像是一场绚烂的烟火表演。
老张看到我来了，停下手中的活儿，用脖子上的毛巾擦了擦汗，笑着问我：“小家伙，来干啥呀？”我连忙把断了把手的铁锅递给他，并说明了来意。
他接过铁锅看了看，说：“没问题，等我一会儿，先把这活儿干完。
”我好奇地凑过去，看着他正在加工的那块钢材。
只见那块钢材在炉火的炙烤下变得通红，老张熟练地用钳子把它夹出来，放在铁砧上，然后开始了一轮又一轮的捶打。
随着他的捶打，钢材逐渐变形，原本笔直的形状开始弯曲，出现了各种各样的弧度。
我忍不住问老张：“师傅，这钢材这么被您敲来打去的，不会断吗？”老张哈哈一笑，说：“这你就不懂了吧，孩子。
钢材啊，就有这韧性，能经得起折腾。
只要掌握好火候和力度，它就能按照咱想要的样子变化。
”说着，他又重重地敲了几下，钢材的形状越发清晰起来。
在老张的捶打下，那块钢材仿佛有了生命。
它不再是一块普通的金属，而是在不断地接受考验，展现着自己的坚韧。
老张告诉我，钢材的韧性可不是天生就有的，得经过千锤百炼。
从选材到加热，从锻造到冷却，每一个环节都不能马虎。
“就像这人生啊，”老张一边继续干活一边说，“得经历些磨难，才能变得有韧性。
你看这钢材，一开始也是硬邦邦的，可经过这么一折腾，它就能变得又能弯又能扛。
咱做人也得这样，遇到点困难不能轻易就折了。
”我似懂非懂地点点头，眼睛还是紧紧盯着那块钢材。
1.3 材料的断裂和韧性
We = −
π c2 σ 2
E
裂纹所增加的表面能（单位厚度） 裂纹所增加的表面能（单位厚度）为 Ws=4cγ 其中γ为单位面积的断裂表面能。 其中γ为单位面积的断裂表面能。 We、Ws及We+ Ws和裂纹长度 的关系见下图 和裂纹长度c的关系见下图
脆性断裂是材料断裂前基本上不产生明显的宏观塑 脆性断裂是材料断裂前基本上不产生明显的宏观塑 是材料断裂前基本上 性变形，没有明显预兆，往往表现为突然发生的快 性变形，没有明显预兆，往往表现为突然发生的快 速断裂过程，因而具有很大的危险性 有很大的危险性。 速断裂过程，因而具有很大的危险性。 脆性断裂的断口，一般与正应力垂直， 脆性断裂的断口，一般与正应力垂直，宏观上 与正应力垂直 比较齐平光亮 常呈放射状或结晶状 齐平光亮， 放射状或结晶状． 比较齐平光亮，常呈放射状或结晶状． 淬火钢、灰铸铁、陶瓷、玻璃等脆性材料的断 淬火钢、灰铸铁、陶瓷、 裂过程及断口常具有上述特征。 裂过程及断口常具有上述特征。
x σ = Eε = E a0
（2.4） ）
由（2.3）和(2.4)得 2.3） (2.4)得
2πσ th a0 λ= E
（2.5） ）
1 2
将（2.5）代入（2.2）得 2.5）代入（2.2）
σ th
Eγ Eγ = ） （2.6） = a a0
a为晶格常数 为晶格常数
二、断裂强度
强度是材料抵抗外力破坏的能力。对于各种不同的破坏力， 强度是材料抵抗外力破坏的能力。对于各种不同的破坏力， 有不同的强度指标：拉伸强度、弯曲强度、冲击强度、 有不同的强度指标：拉伸强度、弯曲强度、冲击强度、压缩 强度。 强度。 一般材料的抗压强度远大于抗拉强度， 一般材料的抗压强度远大于抗拉强度，如陶瓷抗压强度约为 抗拉强度的10倍 所以强度的研究大都集中在抗拉强度上 强度的研究大都集中在抗拉强度上， 抗拉强度的 倍，所以强度的研究大都集中在抗拉强度上， 也就是研究其最薄弱的环节。 也就是研究其最薄弱的环节。
材料变形与失效机理的力学分析与预测
材料变形与失效机理的力学分析与预测材料的变形与失效机理是材料科学与工程中的重要研究内容，它们对于材料的设计、制备和应用具有重要的指导意义。
力学分析与预测材料的变形与失效机理是一种常用的方法，它可以通过对材料的力学行为进行研究，来预测材料的变形与失效行为。
材料的变形与失效机理与材料的内部结构和组织密切相关。
材料的内部结构包括晶体结构、晶界、晶体缺陷等，这些结构对材料的力学性能起着重要的影响。
通过对材料的内部结构进行分析，可以得到材料的力学性能参数，如弹性模量、屈服强度等。
这些参数可以用来描述材料的变形与失效机理。
材料的变形机理包括弹性变形和塑性变形。
弹性变形是指材料在外力作用下发生变形，当外力消失时，材料可以恢复到原来的形状。
塑性变形是指材料在外力作用下发生不可逆的变形，当外力消失时，材料无法完全恢复到原来的形状。
塑性变形是材料失效的一种主要机理，它会导致材料的疲劳、裂纹扩展等现象。
材料的失效机理包括断裂、疲劳、蠕变等。
断裂是指材料在外力作用下发生破裂现象，它是材料失效的一种重要形式。
断裂行为可以通过断裂力学理论来分析和预测。
疲劳是指材料在循环加载下发生失效的现象，它是材料在实际使用中常见的失效形式之一。
疲劳行为可以通过疲劳寿命试验和疲劳损伤理论来进行研究。
蠕变是指材料在高温下长时间受力发生变形的现象，它是材料在高温环境中的一种重要失效机制。
力学分析与预测材料的变形与失效机理需要建立合适的数学模型和力学方程。
这些模型和方程可以通过实验数据拟合和理论推导得到。
通过对材料的力学性能参数进行测量和分析，可以得到材料的应力-应变曲线、断裂韧性曲线等重要力学参数。
这些参数可以用来预测材料的变形与失效行为。
在力学分析与预测材料的变形与失效机理中，还需要考虑材料的微观结构和组织变化。
材料的微观结构和组织变化会影响材料的力学行为，如晶体的滑移、位错的移动等。
通过对材料的微观结构和组织变化进行观察和分析，可以得到材料的变形与失效机理的更加准确的预测。
金属材料的塑性形变及其机理研究
金属材料的塑性形变及其机理研究金属材料是现代工业最基础、最重要的材料之一，其性能直接影响着机械、航空、汽车等领域的发展。
而金属材料的塑性形变及其机理研究则是理解和优化材料性能的关键。
一、塑性形变的概念塑性形变是指金属材料在外力作用下产生可逆或不可逆的变形。
其中，可逆的变形被称为弹性形变，而不可逆的变形则称为塑性形变。
从宏观角度看，塑性形变表现为材料随着应力的增加而发生的塑性变形，如拉伸、弯曲和压缩等。
而从微观层面看，塑性形变则反映了材料在应力作用下，原子之间发生的滑移、扭转、滚动等变化。
二、常见的金属塑性形变方式金属材料的塑性形变可以通过许多方式实现，其中最常见的方式有以下几种：1. 拉伸：金属材料被拉伸时，材料中的晶粒会沿着拉力的方向发生变形，导致材料长度的增加。
这种塑性形变方式常用于制造金属丝和棒材等。
2. 弯曲：金属材料被弯曲时，材料中的晶粒会在受力一侧压缩、另一侧拉伸，导致材料在弯曲处发生塑性变形。
此外，在弯曲过程中，材料的断面也会发生变化，形成圆弧状。
3. 压缩：金属材料被压缩时，材料中的晶粒会沿着压力方向挤压变形。
在高温状态下，材料的压缩性能更优。
4. 扭转：金属材料被扭转时，材料中的晶粒会沿着扭转力的方向旋转变形，导致材料的截面形状发生变化。
以上几种塑性形变方式常用于金属材料的加工和锻造，不同的形变方式可以结合使用，以达到更优的加工效果。
三、塑性形变机理的研究金属材料塑性形变的机理是材料学和物理学研究的重点之一，通常包括以下几个方面：1. 滑移理论：滑移理论是目前最主流的金属材料塑性形变机理理论。
该理论认为，金属材料的晶格结构中存在着许多滑移系统，当材料处于应力状态时，原子会沿着这些滑移系统滑动，产生塑性形变。
滑移是一种正常的原子排列方式，其对于材料的塑性形变具有很大的影响。
2. 韧突变理论：韧突变理论认为，在某些特殊的条件下，金属材料的强度会处于临界状态，在这个状态下，金属材料的塑性变形会发生突变。
金属材料的强韧化机理与实践
②利用奥氏体(A)的逆转变 钢件加热到A后，淬火成M，然后快速(20s)重
新加热到A状态，如此反复3~4次，晶粒可细化到13~14 级。 ③ 采用A-F两相区交替加热淬火
采用亚温淬火(F+A双相区加热)，在提高材料 强韧性的同时显著降低临界脆化温度，抑制回火脆性。 在A-F两相区交替加热，可使A/F相界面积大大增加，因 而使奥氏体形核率大大增多，晶粒也就越细化。
固溶强化
固溶强化：C原子在面心立方晶格中造成的 畸变呈球面对称，所以C在A中的间隙强化作用属于 弱硬化。置换原子在A中的强化作用比C原子更小。
固溶强化是钢铁材料主要强化手段之一，其 基本内容可归纳为两点：
①间隙式固溶强化对F基体(包括M)的强化效能最大，但对 韧性、塑性的削弱也很显著；
②置换式固溶强化对F强化作用虽然比较小，却不削弱基 体的塑性
形变热处理就是利用时效强化和冷作硬化的交互作用及强化在 一定程度上的叠加作用。常用于 Al-Cu系， Al-Li系，和Al-MgSi系等合金。
对固溶处理后的Al-Li合金在时效前进行适当冷变形，可在合金中形成密布的位错或位 错缠结，成为S‘，T1等相非均匀形核的位置，从而增大位错不能切割的沉淀相的体 积分数，减少合金的共面滑移及晶界应力集中。同时，还可使沉淀相更细小均匀的分 布增多，抑制晶界平衡相的形成
(5) 合金元素的加入使DBTT提高，但某些合金元素 如铼的加入却明显改善钼的脆性，提高塑性变 形能力，使DBTT降低。
• 钨钼的低温再结晶脆性： 在高温下使用的钨钼回到室温附近时表
现严重的脆性，加工过程及使用过程中产生 各种形式的脆性破裂。
产生原因: 本征脆性 间隙杂质在晶界上偏聚
• 钨钼的强韧化途径：
•原位合成
木材的弹塑性和变形机制
04
采用抗变形材料：采用抗变形材料，如金属、塑料等，替代木材，避免因木材变形引起的问题。
05
温度：温度变化会导致木材的变形，温度越高，变形越大
湿度：湿度变化也会导致木材的变形，湿度越大，变形越大
光照：光照也会影响木材的变形，光照越强，变形越大
风速：风速也会影响木材的变形，风速越大，变形越大
木材种类：不同种类的木材，其变形程度也不同
木材的弹塑性：木材在受到外力作用下会发生形变，但形变不会立即消失，具有一定的弹塑性。
添加标题
木材的变形机制：木材的变形主要是由于细胞壁的变形和细胞腔的变形引起的。
添加标题
木材的变形过程：木材在受到外力作用下，首先会发生细胞壁的变形，然后细胞腔也会发生变形，最后整个木材就会发生形变。
添加标题
木材的变形恢复：当外力消失后，木材的形变会逐渐恢复，但恢复程度取决于木材的弹塑性和变形程度。
定期清洁：使用吸尘器或抹布清除灰尘和污渍
添加标题
避免阳光直射：阳光直射会导致木材开裂和褪色
添加标题
保持湿度：使用加湿器或湿布保持木材的湿度
添加标题
定期打蜡：使用专用的木材蜡进行打蜡，保持木材的光泽和保护层
添加标题
避免高温：避免将高温物品直接放在木材上，以免造成损坏
添加标题
定期检查：定期检查木材的连接处和螺丝，确保其牢固和稳定。
弹性：材料在外力作用下产生形变，外力消失后能恢复原状
木材种类：不同种类的木材具有不同的弹塑性
木材湿度：湿度对木材的弹塑性有显著影响
木材温度：温度对木材的弹塑性也有影响
木材的化学成分：木材的化学成分也会影响其弹塑性
弹塑性与木材的纤维结构、密度、含水率等因素有关
弯曲韧性实验报告
一、实验目的本次实验旨在研究材料在弯曲载荷作用下的韧性性能，通过实验了解材料在弯曲过程中的应力-应变关系、断裂机理以及影响材料韧性的因素。
通过实验结果，对材料的韧性进行评估，为材料的选择和设计提供理论依据。
二、实验原理弯曲韧性实验是材料力学实验中的一种基本实验，主要研究材料在弯曲载荷作用下的韧性性能。
实验原理如下：1. 根据材料力学理论，当材料受到弯曲载荷作用时，横截面上会产生正应力、剪应力以及弯矩。
正应力在材料的弹性变形阶段和塑性变形阶段分别表现为弹性应力和塑性应力。
2. 材料的韧性是指材料在受到外力作用时，抵抗裂纹扩展和断裂的能力。
韧性越好，材料在断裂前能够承受的塑性变形越大。
3. 实验中，通过测量材料在弯曲过程中的最大载荷、断裂载荷、最大弯曲角度、断裂时的塑性变形等参数，可以评估材料的韧性。
三、实验设备与材料1. 实验设备：万能试验机、拉伸试验机、游标卡尺、钢直尺、放大镜等。
2. 实验材料：Q235钢材，规格为50mm×10mm×100mm。
四、实验步骤1. 准备实验材料：将实验材料加工成标准尺寸的试样。
2. 测量试样尺寸：使用游标卡尺测量试样的厚度、宽度、长度等尺寸，确保试样尺寸准确。
3. 加载试验：将试样安装在万能试验机上，调整试验机夹具，使试样处于正确的加载位置。
4. 加载过程：启动试验机，按照预定的加载速度对试样进行弯曲试验。
在试验过程中，实时观察试样的变形情况，记录最大载荷、断裂载荷、最大弯曲角度等参数。
5. 断裂试验：在试样断裂后，使用放大镜观察断口，记录断裂类型和断裂机理。
6. 数据处理：根据实验数据，计算材料的韧性指标，如最大载荷、断裂载荷、最大弯曲角度、断裂时的塑性变形等。
五、实验结果与分析1. 实验数据：实验过程中，记录了以下数据：（1）最大载荷：F_max = 12345N（2）断裂载荷：F_break = 9876N（3）最大弯曲角度：θ_max = 45°（4）断裂时的塑性变形：δ_plastic = 8mm2. 结果分析：（1）最大载荷和断裂载荷：实验结果表明，最大载荷F_max大于断裂载荷F_break，说明材料具有一定的韧性。
材料的变形断裂与强化机制
二,冷塑性变形金属在加热时组织和性能的变化
§4.2 金属的冷塑性变形
问:碳素弹簧钢的再结晶退火温度为何空缺?
§4.3 金属的热塑性变形
一,金属热加工的概念 冷加工 热加工 T加工 < TR T加工 > TR 金属材料T加工: 金属材料 加工 上限 一般控制在固相线以 下100 ~ 200℃范围内 ℃
1 2
晶粒细小而均匀,不仅常温下强度较高, 晶粒细小而均匀,不仅常温下强度较高,而且塑性和韧 性也较好, 强韧性好.原因是: 性也较好,即强韧性好.原因是:
1)强度高:晶界越多,越难滑移 Hall - Petch公式. )强度高:晶界越多,越难滑移; 公式. 公式 2)塑性好:晶粒越多,变形均匀而分散,减少应力集中. )塑性好:晶粒越多,变形均匀而分散,减少应力集中. 3)韧性好:晶粒越细,晶界越曲折,裂纹越不易传播. )韧性好:晶粒越细,晶界越曲折,裂纹越不易传播.
硬币的设计——D机械 机械072 周进 硬币的设计 机械
第五套人民币硬币 1元硬币 钢芯镀镍 5角硬币 钢芯镀铜合金 1角硬币 不锈钢
第五套人民币5角硬币色泽为金黄色,直径20.5 毫米,材质为钢芯镀铜合金.第五套人民币,一角硬 币铝合金改为不锈钢,色泽为钢白色,与现行流通的 一元硬币材质相同.
�
§4.2 金属的冷塑性变形
一,冷塑性变形对金属组织和性能的影响
(一)对金属组织结构的影响 (二)对金属性能的影响
二,冷塑性变形金属在加热时组织和性能的变化
(一) 回复 一 (二) 再结晶 二
§4.2 金属的冷塑性变形
一,冷塑性变形对金属组织和性能的影响 (一)对金属组织结构的影响 一 对金属组织结构的影响 1. 显微组织的变化 --纤维组织
金属材料的变形机制研究
金属材料的变形机制研究金属是一种广泛应用于各个领域的重要材料，了解其变形机制对于优化材料的性能和开发新材料具有重要意义。
本文将以金属材料的变形机制研究为基础，探讨金属变形的原因、分类以及相关的研究方法。
一、金属变形的原因金属材料的变形是指金属材料在外力作用下发生的形变过程。
金属材料的变形可以是弹性变形或塑性变形。
弹性变形是指当外力移除后，金属材料能够恢复原状的变形。
塑性变形是指金属材料在外力作用下，形成不可逆的形变。
金属材料发生变形的原因主要包括以下几个方面：1. 外力作用：外力作用是金属材料发生变形的直接原因，如压力、拉力、剪切力等。
2. 晶界滑移：晶界滑移是金属材料塑性变形的主要机制。
在晶体结构中，不同晶粒之间存在晶界，金属材料在外力作用下，晶体内的原子会沿着晶界面滑动，从而导致整个晶体发生变形。
3. 点阵滑移：金属材料的晶体内部存在着点阵缺陷，如位错。
这些位错在外力作用下可以发生滑移，导致金属材料发生变形。
4. 扭转变形：金属材料在外力作用下，晶体中的晶粒可以发生扭转变形，从而导致整个材料发生变形。
二、金属材料变形的分类根据金属材料发生变形的机制和特点，可以将金属材料的变形分为弹性变形和塑性变形。
1. 弹性变形：弹性变形是指金属材料在外力作用下，发生的可逆形变。
这种变形在外力移除后，金属材料能够恢复到原来的形状。
弹性变形的特点是恢复力与形变成正比，遵循胡克定律。
2. 塑性变形：塑性变形是指金属材料在外力作用下，发生的不可逆形变。
这种变形在外力移除后，金属材料无法完全恢复到原来的形状。
塑性变形的特点是形变随外力的增加而逐渐增大，不遵循胡克定律。
三、金属材料变形机制的研究方法研究金属材料的变形机制可以采用多种方法，以下列举几种常用的方法：1. 金相分析：金相分析是一种通过观察金属材料的组织结构来研究变形机制的方法。
通过对金属材料进行切割、研磨和腐蚀处理，可以观察到金属材料的晶体结构和位错等变形特征。
材料变形与失效机理的力学分析与预测
材料变形与失效机理的力学分析与预测材料变形与失效机理的力学分析与预测是一个涉及力学、材料科学和工程学的综合问题。
它的主要目标是理解材料如何变形和失效，并利用该理解来预测材料在实际工程中的性能和寿命。
本文将重点介绍材料变形和失效的基本概念，以及力学分析和预测的一些常用方法和工具。
首先，让我们来了解材料的变形机制。
材料的变形是指材料在力的作用下发生的形状、体积或尺寸的改变。
材料的变形可以被分为弹性变形和塑性变形两种类型。
弹性变形是指在外力作用下，材料发生形变，但在去除外力后能够恢复到原来的形状。
弹性变形的基本原理是胡克定律，即应力与应变成正比。
弹性变形可以用弹性模量来描述，弹性模量是表示材料抵抗应力的能力的物理量。
与弹性变形不同，塑性变形指的是在外力作用下，材料发生的可逆变形。
塑性变形的本质是晶体结构中发生位错运动和滑移。
在塑性变形过程中，材料会发生变形和能量损耗，并且不完全恢复到原始状态。
材料的塑性变形行为可以通过许多因素来描述，其中包括屈服强度、延伸率和硬化指数等。
了解材料的变形机制之后，我们需要考虑材料的失效机理。
材料的失效是指材料在外力作用下不能继续履行所需功能的状况。
材料的失效可以分为强度失效和稳定性失效两种类型。
强度失效是指材料在承受一定应力时发生破裂或断裂。
强度失效可以通过破裂韧性、应力集中和裂纹扩展等机制来解释。
破裂韧性是指材料抵抗裂纹扩展的能力，是衡量材料抗破裂能力的重要参数。
应力集中是指由于几何形状、载荷、材料性质等因素引起的局部应力增强。
裂纹扩展是指裂纹在材料中扩展的过程，通常由于疲劳、腐蚀或应力腐蚀引起。
稳定性失效是指材料在长期使用或大变形后不能继续满足所需功能的情况。
稳定性失效可以通过材料疲劳寿命、应力松弛和蠕变等机制来解释。
疲劳寿命是指材料在受到周期性载荷作用下引起疲劳裂纹扩展的过程。
应力松弛是指材料在持续应力作用下引起应力变化和能量损耗的现象。
蠕变是指材料在高温和持续应力下发生的时间依赖性变形。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
玻璃态下韧性材料拉伸不稳定现象机理
刘先龙
（材料与冶金学院材料学 2013级）
Q1：“应变软化”与“应变硬化”的微观机理解释
在玻璃化转变温度以下，材料发生韧性断裂时，材料会经历胡克弹性变形，屈服（“应变软化”），强迫高弹形变区，“应变硬化”，断裂的过程。
高分子的玻璃化转变更多的是一种松弛过程。
外力的作用在于使位能曲线发生倾斜，使链段运动的位垒相对降低，从而缩短了高分子链段沿外力方向运动的松弛时间，使得在玻璃态被冻结的链段能越过位垒而运动。
松弛时间τ与应力σ之间关系如下：
⎪⎭
⎫ ⎝⎛-=RT σa E Δexp ττ0 E Δ是松弛所需的活化能，a 是材料有关的常数。
随着应力增加，链段运动的松弛时间将缩短。
当应力增大到屈服应力y σ时，链段运动的松弛时间减少至于拉伸速度相适应的数值，高聚物就可产生大形变。
故当材料达到屈服点后，链段运动的松弛时间减少，链段能够发生运动，分子间相互作用减小，材料模量降低，在较低的作用力下，材料即可发生较大形变，发生“应变软化”。
当材料拉伸到一定形变时，链段取向伸直，链段运动再一次受限，材料模量急速上升，材料发生“应变硬化”。
Q2：成颈形成过程机理
韧性材料受到单轴拉伸时，斜截面上的最大切应力首先达到材料的剪切强度，而就切应力而言，当截面倾角等于45°时，达到最大值，所以，试样上首先出现与拉伸方向呈45°角的剪切滑移变形带（或相互交叉的剪切带），相当于材料屈服，进一步拉伸时，变形带中由于分子链高度取向，强度提高，暂时不再发生进一步变形，而变形带的边缘则进一步发生剪切变形，同时倾角为135°的斜截面上也要发生剪切滑移变形，因而试样逐渐生成对称的细颈。
Q3：Eyring 理论对屈服的围观解释
屈服作为活化速率过程是建立在Eyring 等指出的应力促进热活化塑性变形微观机制基础上的。
基本分子过程是，假设聚合物的变形是整个链状分子或它的一部分越过位垒的运动，所外加力σ引起位垒有一个对称的线性位移，使得引起局部分子构象跨越1个大能量位垒的应变热活化传递趋向于外加应力方向。
在应力σ作用下，应变的变化速率正比于这个方向的净流动，得到
⎪⎭
⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛-==︒︒RT υσsinh RT H Δexp r r dt dr 0
其中，0r ︒是指数前的常数因子；H Δ为活化能，σ为外加拉伸应力；υ为活化体积，它所代表的是一定大小的聚合物链段的体积。
为了产生塑性形变，这种链段应作整体运动。
基于外加应力引起分子流动的观点，根据Eyring 的应力增加引起内粘度增加的概念，所谓屈服应力就是使粘度下降到形变所用的应变速度正好等于Eyring 方程给出的塑性应变速度︒r 时的应力值。
当应力值高时，有()x e 21x sinh =于是
()[]RT υσH Δexp 2r r 0--⎪⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛=︒︒ 恒定应变速率下的屈服应力
()()⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=︒︒0r r 2ln RT H ΔυR T σ 屈服处，应力σ越大，应变速率︒r 越大。